DE3437534C2 - Zylindrischer Behälter zur Verwendung als druckdichte Explosionskammer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen zylindrischen Behälter zur Verwendung als druckdichte Explosionskammer von der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art. Ein Behälter dieser Art ist aus GB 21 06 560 A bekannt.

Behälter dieser Art dienen zum Schutz der Umgebung, in dem explosionsgefährdete Arbeitsvorgänge bei der Herstellung von Explosivstoffen in seinem Inneren durchgeführt werden können, oder als ein Testbunker für Explosivstoffe und splittererzeugende Waffen, oder auch als Lagerraum für Ex­ plosivstoffe. Ein solcher Behälter wird im folgenden auch als Explosionskammer bezeichnet.

Explosionskammern wurden bisher hauptsächlich als schwere Betonbunker oder dickwandige Stahlbehälter ausgeführt. Dies hat den Nachteil eines großen Gewichtes, so daß die Explo­ sionskammer nur direkt auf oder unter der Erde angeordnet werden kann und auch nur mittels sehr schwerer Spezialfahr­ zeuge transportiert werden kann. Dagegen können Explosions­ kammern der eingangs genannten Art als leichtgewichtige Konstruktionen ausgebildet werden, so daß sie leichter transportiert und vor allem auch in beliebiger Höhe über dem Boden angeordnet werden können. Letzteres ist dann von Interesse, wenn die Explosionskammer nur einen einzelnen, explosionsgefährdeten Arbeitsvorgang eines ansonsten siche­ ren Herstellungsverfahrens einschließen soll.

Der aus GB 21 06 560 A bekannte Behälter der genannten Art hat einen einwandigen Aufbau. Seine Außenwand muß deshalb mit ausreichender Sicherheitsmarge so stark bemessen sein, daß sie allen auftretenden Belastungen standhalten kann, um jede Gefährdung der Umwelt auszuschließen. Es ist anderer­ seits aus DE-OS 25 10 666 eine Berstsicherung für Druckbe­ hälter und Druckrohre bekannt, bei der der Druckbehälter von einer Sicherheitsschale umgeben ist, die eine zylindri­ sche Außenwand aufweist, die mittels Zug entlang zwischen zwei Endstücken eingespannt ist. Der Zwischenraum zwischen dem Druckbehälter und der Sicherheitsschale ist durch eine Füllmasse ausgefüllt, die die bei Verformung des Druckbe­ hälters auftretende Flächenpressung direkt auf die Sicher­ heitsschale überträgt. Dies bedeutet aber, daß auch Vibra­ tionskräfte direkt auf die Sicherheitsschale übertragen werden, diese bekannte Konstruktion eignet sich deshalb als Sicherung gegen ein durch statischen Überdruck verursachtes Bersten des Druckbehälters, ist dagegen zur Aufnahme der bei Explosionen im Inneren des Behälters auftretenden dyna­ mischen Belastungen weniger geeignet.

Ähnliches gilt für ein aus DE-PS 8 38 597 bekanntes Gefäß für hohe Innendrücke, bei dem eine nicht selbst druckfeste Innenwand an der Außenseite durch aufeinandergestapelte Blechringe, die durch Zugstangen und zwei Endstücke zusam­ mengespannt sind, ohne Abstand abgestützt ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen Behälter der angegebenen Art zu schaffen, der bei leichter Konstruktion eine verbesserte Schutzwirkung der Umgebung bei Belastung und gegebenenfalls Überlastung des Behälters durch in sei­ nem Innern durchgeführte Explosionen bietet.

Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe ist im Anspruch 1 angegeben. Die Unteransprüche beziehen sich auf vorteil­ hafte weitere Ausgestaltungen der Erfindung.

Der erfindungsgemäße Behälter beruht auf einem neuartigen Konstruktionskonzept, welches darin besteht, daß die Bela­ stung, mit der der Druckanstieg bei der Explosion auf die Innenwandung der Explosionskammer wirkt, in Axialrichtung direkt auf den Innenteil und den Außenteil der Explosions­ kammer verteilt wird, während andererseits die Gehäusewand und die Außenwand durch den dazwischen befindlichen lichten Abstand gegenüber Radialkräften voneinander entkoppelt sind, so daß während und nach der Explosion keine Vibra­ tionsübertragung auf die Außenwand bzw. keine gekoppelte Vibration von Innen- und Außenwand erfolgen kann. Bei dem erfindungsgemäßen Behälter erfolgt eine Kraftübertragung von der Innen- auf die Außenwand ausschließlich über die außerhalb der Stirnwände angeordneten Querträger. Der Hauptteil der auf die Stirnwände wirkenden Druckkräfte wird über die Querträger in von der Außenwand aufzunehmende Zug­ spannungen umgewandelt. Dagegen werden die auf die Innen­ wand wirkenden Radialkräfte ausschließlich von der Innen­ wand aufgenommen.

Die vorliegende Konstruktion ist verglichen mit den vorste­ hend beschriebenen Konstruktionen in erster Linie billiger und leichter herzustellen und zweitens so konstruiert, daß das Einkalkulieren einer Überlastung der Innenteile der Ex­ plosionskammer in besonders wichtigen Fällen möglich ist, ohne daß die Umgebung unzulässig gefährdet wird. Die Explo­ sionskammer gemäß der Erfindung hat wenigstens im Bereich der schwächsten Teile einen doppelwandigen Aufbau, dessen Außenteil der Belastung standhalten kann, wenn der Innen­ teil nicht vollständig dieser Belastung standhält. Ein Vor­ teil der erfindungsgemäßen Konstruktion besteht darin, daß ein eventuell zerstörter Innenteil vergleichsweise leicht durch einen neuen Innenteil ersetzt werden kann.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird anhand der Zeichnungen be­ schrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen Vertikalschnitt einer Explosions­ kammer gemäß der Erfindung;

Fig. 2 einen Horizontalschnitt der Kammer gemäß Fig. 1;

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III von Fig. 1; und

Fig. 4 eine Stirnansicht der Expolosionskammer von Fig. 1.

Die Explosionskammer gemäß Fig. 1-4 besteht aus einem Innenteil 1 und einem Außenteil 2. Der Innen­ teil ist aufgebaut aus einer rohr- oder zylinderförmigen Gehäusewand 3 und zwei Stirnwänden 4, 5, jeweils mit mittleren Türöffnungen 6, 7, die mit Türen oder Ver­ schlüssen versehen sind, welche in das Innere der Kammer zu öffnen sind. Entlang der Verbindungskanten zwischen der Gehäusewand 3 und den Stirnwänden 4, 5 sind eine Anzahl von dreieckigen Verstärkungselementen 10 fest­ geschweißt. Der Innenteil 1 ist, wie aus den Figuren zu er­ sehen ist, innerhalb des Außenteils 2 angeordnet, wobei zwischen seiner eigenen Gehäusewand 3 und der Außen­ wand 12 des Außenteils ein gewisser Abstand 11 besteht. Innerhalb jeden Endes der Außenwand 12 sind Trägereinrichtungen 13, 14 angeordnet. Jede dieser Trägereinrichtungen besteht aus zwei vertikal angeordneten Balken oder Trägern 15, 16 bzw. 17, 18 und zwei horizontal angeordneten Balken oder Trägern 19, 20 bzw. 21, 22. Diese Träger sind innerhalb jedes Systems zu einem sehr starken Rahmen mit­ einander verschweißt. Die vertikalen Träger sind weiterhin durch Öffnungen 23-26 in der Außen­ wand 12 des Außenteils 2 geführt und darin mit der Außenwand 12 verschweißt. Der Innen­ teil 1 ist zwischen den Trägereinrichtungen 13, 14 eingeschlossen und mit deren Trägern über Bolzen oder durch Schweißen verbunden. Die Türen oder Verschlüsse 8, 9 sind an den Trägern an den einander gegenüberliegenden Innensei­ ten befestigt. Diese Türen werden in der Explosionskammer nach innen geöffnet und sie sind größer als der Abstand zwischen den Trägern. Die Türöffnungen 6 und 7 in den Stirn­ wänden 4, 5 sind andererseits größer als die Türen, so daß zwischen diesen keine Vibrationen direkt übertragen werden können. Die vertikalen Träger 15, 16 und 17, 18 bil­ den außerhalb der Gehäusewand 12 des Außenteils 2 vier Füße zur Abstützung der Explosionskammer. Diese Träger können auch oben aus der Außenwand herausragen, um vier weitere Befestigungspunkte zu bilden.

Die Explosionskammer ist weiterhin mit einem Gitterboden 31 versehen, der in der Fig. 2 nur teil­ weise dargestellt ist. Die Gehäusewand 3 des Innenteils 1 ist mit vier Sicherheitsfenstern 32 versehen. Die Außen­ wand 12 des Außenteils ist ebenfalls mit vier Öffnungen 33 versehen, die mit den Fenstern 32 fluchten. Diese Öffnun­ gen 33 können auch durch Sicherheitsfenster abgedeckt sein. Wenn der Innenteil so schwer beschädigt ist, daß er ersetzt werden muß, wird die Außenwand 12 des Außen­ teils 12 entlang der gestrichelten Linie 34 auseinander geschnitten, und der alte Innenteil wird herausgenommen und durch einen neuen Innenteil ersetzt. Die beiden Hälf­ ten des Außenteils werden dann zusammengeschoben und mit­ einander verschweißt und der neue Innenteil wird wie be­ reits beschrieben an den Trägern befestigt.

Die Festigkeitseigenschaften des vorstehend be­ schriebenen Behälters können für verschiedene Kräfte (Belastungen) mit einer großen Genauigkeit berechnet werden. Die dargestellte Explosionskammer besteht aus Stahlblechen mit einer Dicke von 60 mm für die Türen, 50 mm für die Träger, 40 mm für die Gehäuse­ wand des Innenteils, die Stirnwände und die Verstärkungs­ elemente und 20 mm für die Außenwand des Außenteils. Es wurde ein Stahl mit der Bezeichnung OX 602 verwendet.

Die vorstehend beschriebene Explosionskammer hat so­ wohl theoretisch als auch bei Versuchen gezeigt, daß sie insbesondere für das Einschließen von splitterer­ zeugenden Explosionen geeignet ist.

Claims (7)

1. I. Zylindrischer Behälter zur Verwendung als druckdichte Explosionskammer zum Einschließen von durch Explosion, Ver­ puffung oder Detonation erzeugtem Druck und Splittern, wobei die druckdichte Kammer von einer rohrförmigen Gehäu­ sewand (3) und diese an beiden Enden abschließenden Stirn­ wänden (4,5) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die rohrförmige Gehäusewand (3) von einer ebenfalls rohrförmigen Außenwand (12) umgeben ist, die an an der Außenseite der Stirnwände (4, 5) angeordneten quer verlaufenden Trägern (13, 14) befe­ stigt und durch diese in allseitigem lichten Abstand von der Gehäusewand (3) gehalten ist.
2. 2. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Außenwand (12) über die Träger (13, 14) hinausragt, wobei die Träger (13, 14) in die Außen­ wand (12) eingesetzt und/oder mit dieser verbunden sind.
3. 3. Behälter nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß auch die Gehäusewand (3) mit den außerhalb jeder Stirnwand (4, 5) liegenden Trägern (13, 14) durch Schweißen oder mittels Bolzen verbunden ist.
4. 4. Behälter nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Verbindungskanten zwischen der Gehäusewand (3) und den Stirnwänden (4, 5) durch radial lie­ gende dreieckige Versteifungselemente (11) verstärkt sind, die an den Innenseiten dieser Wände befestigt sind und an solchen Bereichen der Stirnwände (4, 5) verteilt sind, die nicht von den Trägern (13, 14) umschlossen sind.
5. 5. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder beide der Stirnwände (4, 5) mit Türen oder Verschlüssen (8, 9) versehen sind, die nach innen öffnen und in einem von den Trägern (13, 14) umgebenen Bereich der Stirnwand angeordnet sind; wobei die Türen oder Verschlüsse (8, 9) im geschlossenen Zu­ stand von den der jeweiligen Stirnwand zugeordneten Trägern getragen werden.
6. 6. Behälter nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwischen den Türen oder Verschlüssen (8, 9) und den zugehörigen Türöffnungen in den Stirnwänden (4, 5) ein Abstand ist, der durch die Träger (13, 14) über­ brückt ist.
7. 7. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Festigkeitseigen­ schaften so berechnet sind, daß die Gehäusewand (3) der schwächste Teil des Behälters ist.